癫痫发作期颅内高频脑电网络特征模式研究

发布时间：2020-07-30 19:09

【摘要】：癫痫是脑神经元高度同步异常放电导致的一种慢性中枢系统疾病,在全球及我国都有极高的发病率。大部分患者经过正规的抗癫痫药治疗后,症状可以得到明显的缓解;但仍有一部分患者因对抗癫痫药物不敏感而成为难治性癫痫(Refractory Epilepsy,RE)患者。通过癫痫灶切除术来减少难治性癫痫患者的发作,甚至于没有发作,已经成为难治性癫痫患者有效的治疗手段,而对癫痫灶的准确定位则是关系癫痫灶切除术治疗效果的最重要的环节。因此,对癫痫灶的精准定位,已经成为科研工作者的研究重点之一。近年来,随着神经电生理学的飞速发展,高频振荡(High-frequency oscillations,HFOs)已被许多研究证实与癫痫发作密切相关。高频振荡主要包括γ频段(30Hz-80Hz)、Ripple频段(80Hz-150Hz)和Fast-Ripple频段(250Hz-500Hz)。HFOs在研究癫痫患者的致痫机制以及对癫痫灶的定位上,都有着重要的科学价值与临床意义。目的:为研究高频振荡(HFOs)在癫痫灶精准定位的作用以及潜在神经机制,本研究以癫痫灶切除术前患者在肌阵挛发作期的多通道ECoGs为研究对象,通过Granger因果分析,计算各个频段脑电网络的特征模式,其中,低频频段包括:δ(0Hz-4Hz)、θ[4Hz-8Hz)、α[8Hz-12Hz)、β[12Hz-30Hz),高频频段包括:γ[30Hz-80Hz)、Ripple[80Hz-250Hz)、Fast-Ripple[250Hz-500Hz)。通过对比高频频段和低频频段在癫痫发作期特征模式的差异,来探讨HFOs在癫痫在癫痫发作中的特征。方法:1.实验数据:本论文数据均由北京首都医科大学宣武医院提供,数据为5名癫痫灶切除术前患者在癫痫发作期以及发作间期多通道颅内记录的皮层脑电ECoGs(electrocorticograms,ECoGs)。2.ECoGs预处理:去除工频干扰及基线漂移等。3.构建各脑区内部网络:应用频域Granger因果分析方法,计算ECoGs各频率分量DTF在发作期各脑区内部各频段上的时间分布模式,选取特征时段,计算发作期特征时段内ECoGs各频率分量平均连接强度DTF的频率变化模式以及空间分布模式。4.构建脑区间网络:选取发作期特征时段各脑区内ECoGs各频率分量平均连接强度DTF在均值以上的节点,构建脑区之间的脑电网络模式。计算发作期特征时段内各脑区之间均值以上ECoGs各频率分量平均连接强度DTF的频率变化模式、空间分布模式。5.发作间期和发作期脑网络对比:同样方法构建发作间期脑区间网络,并比较发作期和发作间期平均连接强度DTF。结果:1.根据每位患者在癫痫发作期特征时段内脑区内部平均连接强度DTF随频率变化模式图和脑区间平均连接强度DTF随频率变化模式图,所有患者的脑区内部平均连接强度DTF峰值均位于高频频段;脑区间平均连接强度DTF的峰值同样位于高频频段范围内;2.根据每位患者在癫痫发作期特征时段内脑区内部平均连接强度DTF空间分布模式图和脑区间平均连接强度DTF空间分布模式图,低频频段和高频频段显著部位不同,低频频段与高频频段的分布存在共同的节点,但高频频段也存在特有的节点;3.通过5名患者癫痫发作期和发作间期平均连接强度DTF的对比,在癫痫发作期,各频段的平均连接强度DTF显著高于发作间期相应频段的平均连接强度DTF(t-test,p0.05)。结论:1.在癫痫发作期,高频频段的连接强度要高于低频频段。2.在癫痫灶的定位中,高频频段与低频频段分布区域不尽相同,高频频段特有的节点可能提示了潜在致痫区。3.癫痫发作期各频段因果连接强度DTF显著高于发作间期。
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R742.1
【图文】：

试验流程,癫痫患者,模式研究,硕士学位论文

试验流程图

肌阵挛发作,预处理,基线漂移,患者

天津医科大学硕士学位论文癫痫患者颅内高频脑电网络的特征模式研究1.3 研究方法1.3.1 ECoGs 的预处理原始记录的颅内脑电 ECoGs 的噪声类型主要包括工频干扰（以 50Hz 为例）和基线漂移。所以对于原始 ECoGs 数据，应该去除基线漂移、50Hz 工频干扰等原因导致的伪像。去除工频干扰：首先，应用快速傅里叶变换分析 ECoGs 的频率-能量分布特性，以此来判断 ECoGs 信号中是否存在明显的工频干扰，若存在，则进行陷波滤波处理，去除 50Hz 工频。基线漂移是指因物理因素，如器材污染、波谱电路瑕疵、实验室温度、物理元件不稳定等导致的干扰信号。本研究对脑电应用曲线拟合的方法获得基线漂移曲线，再从原信号中减去基线漂移，获得去除基线漂移以后的零均值信号。

电极植入,患者,电极,枕区

11图 3 5 位患者 ECoGs 电极植入位置示意图。如图 3 所示，A：患者 1 号在左额部和左顶部植入记录电极，其中绿色表示左额区电极，橙色表示左顶区电极；B：患者 2 号在左额区、左颞区、左中央区、左后顶区、左顶枕区、左顶区植入记录电极，其中绿色表示左额后及中央区电极，橙色表示左颞及后顶区电极，蓝色表示左顶枕区电极，紫色表示左顶向中线区电极；C：患者 3 号在左额区、左颞区、左中央顶枕区植入记录电极，其中绿色表示左额面区电极，橙色表示左额底区电极，蓝色表示左颞极、颞底区电极，紫色表示左颞后颞底区电极，粉色表示左中央顶枕区电极；D：患者 4 号在右颞区、右中央顶区、右顶后枕区植入记录电极，其中绿色表示右颞区电极，

【参考文献】